Спосіб дезактивації твердої поверхні абразивом та пристосування для дезактивації відпрацьованого абразиву

Изобретение относится к обработке твердой поверхности с радиоактивными загрязнениями механическими способами, в частности абразивом, а также к устройствам для отделения радиоактивных загрязнений от абразива. Устройство может быть использовано для очистки от иных загрязнений дисперсных материалов и для извлечения, т.е. обогащения смеси, содержащей радиоактивные компоненты. Известен способ механической дезактивации элементов атомной электростанции путем их обработки струей водной суспензии абразива (акцептованная заявка Японии №63 - 33117 от 11.04.80г. №55 - 47002 кл. C21F9/28). Способ не предусматривает регенерации отработанного абразива. Наиболее близким аналогом к предлагаемой разработке является способ дезактивации твердых поверхностей водно-воздушной суспензией абразива. Обработку производят в камере, куда помещают обрабатываемую деталь. В камере установлено передвигающееся сопло, к которому подведена водная суспензия и сжатый воздух. Струя рабочей смеси обрабатывает поверхность и снимает с нее загрязненный слой. Отработанная, содержащая радиоактивные загрязнения, суспензия скапливается в сборнике, имеющем в верхней части слив, откуда водная суспензия вновь подается к соплу и используется для очистки новых загрязненных поверхностей, образуя цикл: дезактивация твердой поверхности сбор абразива - дезактивация поверхности (акцептованная заявка Японии №60 - 42440 от 29.07.80, №55 - 104942, кл. C21F9/30). Описанный способ характеризуется значительным расходом абразива, поскольку только незначительная часть загрязнений, отделяющаяся от абразива при механической транспортировке суспензии в сборник, может быть удалена с водой через слив в сборнике, а возвращенный в цикл практически неочищенный абразив накапливает опасное количество радиоактивных загрязнений и требует регулярной полной замены - выведения из цикла для захоронения. Этот факт, кроме значительного расхода абразива, определяет еще один недостаток прототипа необходимость захоранивания значительных объемов радиоактивно загрязненных веществ. Известные источники информации не описывают специального устройства для регенерации отработанного, содержащего радиоактивные частицы, абразива. Для дезактивации абразива нами были опробованы различные методы: перемешивание отработанной суспензии механически, барботированием сжатого воздуха через слой отработанной суспензии. Опробованные методы либо вообще не очищали абразив, либо незначительно уменьшали его загрязненность радиоактивными частицами. Более активное перемешивание суспензии может осуществляться с помощью различных мешалок. Известны мешалки для перемешивания суспензий с различными элементами, активизирующими этот процесс, например, вращающаяся цилиндрическая перегородка (акцептованная заявка Японии №2 - 27010 от 10.02.86г. №61 №61 - 27481, кл, B01F7/00), или перемешивающий элемент в виде шнека, связанного с приводом вращения, на свободном конце снабженного гасителем процессии, в виде полого цилиндра (А.с. СССР №1574259 от 14.01.89, №4393312123 - 26, кл. B01F7/24) и пр. Наиболее близким конструкторским решением к предлагаемому нами является классический вариант диффузорного смесителя (Я.М. Брайнес. Процессы и аппараты химических производств. Госхимиздат, 1947. - С.182). Пропеллерные мешалки с диффузором широко используются в различных технологических процессах и представляют собой цилиндрический корпус, в котором по его оси установлена мешалка с приводным валом и, соосно валу мешалки, цилиндрический диффузор, в котором расположены лопасти пропеллера мешалки. Диффузорный смеситель описанной конструкции хорошо перемешивает жидкости, однако недостаточно эффективен для интенсивного перемешивания абразива, которое обеспечило бы отделение радиоактивных частиц, поскольку имеет гладкую внутреннюю поверхность, механическое воздействие которой на твердые частицы суспензии не способствует отделению радиоактивных частиц от зерен абразива. В основу изобретения положена задача усовершенствования способа дезактивации твердых поверхностей абразивом, путем введения дополнительной операции диффузного перемешивания водной суспензии отработанного абразива с одновременным отводом (сливом) ее верхней части, в которой скапливаются отделенные от зерен абразива в процессе диффузного перемешивания суспензии радиоактивные загрязнения, и их отделение, обеспечивающего практически постоянное возвращение в цикл очищенного абразива, что снижает его расход, исключая необходимость захоронения всего объема абразива, тем самым обеспечивает снижение объемов радиоактивных захоронений. Способ дезактивации твердой поверхности абразивом, заключающийся в обработке поверхности детали, помещенной в камеру, струей водно-воздушной суспензии абразива под давлением через сопло, сборе отработанной водной суспензии абразива и подаче ее для обработки следующей загрязненной поверхности, в котором, согласно изобретению, перед повторной подачей водной суспензии для обработки поверхности отработанную суспензию подвергают диффузному перемешиванию с одновременным отводом ее верхнего слоя, в котором скапливаются радиоактивные загрязнения в отстойник, где загрязнения оседают и впоследствии захораниваются, а очищенный абразив возвращается в цикл. Таким образом введение операции диффузного перемешивания абразива позволяет постоянно пользоваться одним и тем же абразивом для дезактивации большого количества поверхностей, т.е. значительно сокращает расход абразива, а кроме того, объем загрязнений, требующих захоронения существенно меньше объема абразива, что позволяет решить задачу снижения объема захоронений. В основу изобретения положена задача усовершенствования устройства для дезактивации отработанного абразива путем оснащения его внутренней поверхности дополнительными конструктивными элементами, активизирующими процесс перемешивания суспензии таким образом, чтобы в смесителе происходило отделение радиоактивных загрязнений от зерен абразива, их скапливание в верхней части устройства для последующего отвода и захоронения. Устройство для дезактивации отработанного абразива, состоящее из цилиндрического корпуса, снабженного загрузочным и выгрузочным отверстиями, приводного вала с пропеллерной мешалкой, которая установлена по оси корпуса, и установленного соосно валу мешалки цилиндрического диффузора, в котором расположены лопасти пропеллера, в котором, согласно изобретению, диффузор дополнительно снабжен ребрами, установленными перпендикулярно поверхности диффузора, а в корпусе над диффузором установлен перфорированный конус с патрубком на его вершине, соосным приводному валу мешалки, на котором дополнительно установлен винт, образующий с патрубком конуса шнек, при этом стенка корпуса над конусом снабжена щелевыми отверстиями, а на корпусе снаружи установлен кольцевой канал, к которому подсоединен отводной патрубок. Указанные конструкторские элементы механически воздействуют на загрязненный абразив, что обеспечивает режим диффузного перемешивания последнего и улучшение отделения загрязнений от абразива и их отвод для захоронения. На приводном валу устройства может быть установлен второй пропеллер для усиления механического воздействия на суспензию, а корпус над конусом снабжен патрубком для залива осветленной воды. На фиг.1 показана схема осуществления дезактивации твердых поверхностей водновоздушной суспензией абразива; на фиг.2 устройство для дезактивации отработанного абразива. Сущность заявляемого способа дезактивации иллюстрируется схематически следующим образом. Загрязненную деталь помещают в камеру 1, где ее поверхность подвергают обработке струей водно-воздушной суспензии абразива под давлением через сопло 2, к которому подведены водная суспензия абразива и сжатый воздух, отработанная суспензия абразива с радиоактивными загрязнениями стекает в сборник 3, а затем насосом 4 вновь подается к соплу 2 для обработки следующей детали, причем, согласно изобретению, перед возвращением в сопло, из сборника суспензия стекает в смеситель 5, где ее подвергают диффузному перемешиванию с одновременным отводом (сливом) ее верхнего слоя в отстойник 6 для осветления, что обеспечивает отделение радиоактивных загрязнений от абразива. Перемещение загрязненной детали осуществляют с помощью рольганга 7, радиоактивный осадок из отстойника 6 удаляют и захоранивают, а осветленную воду возвращают а смеситель 5. Вид и зернистость используемого абразива выбирали в зависимости от обрабатываемого материала и требований к чистоте поверхности. Содержание абразива в суспензии составляло 40 50%. Длина струи водно-воздушной суспензии абразива выбиралась в зависимости от степени загрязнения поверхности, прочности и зернистости абразива, контролировалась степенью очистки поверхности и колебалась в пределах 75 - 500мм, при давлении сжатого воздуха 5атм. Скорость перемешивания суспензии абразива выбиралась в зависимости от материала абразива и его зернистости и контролировалась по степени очистки абразива, ограничивалась возможностями двигателя в пределах 200 - 650об/мин. В качестве абразива на практике использовался кварцевый песок, карбид бора, чугунная крошка. Для подачи водно-воздушной суспензии абразива использовались эжекционные пистолеты. Дезактивации подвергался абразив, достигший радиоактивности 2млр/ч. Данные, характеризующие различные примеры дезактивации загрязненных поверхностей, сведены в табл.1. Сущность заявляемого устройства для дезактивации отработанного абразива поясняется чертежом, на котором цилиндрический корпус 8, снабженный загрузочным 9 и выгрузочным 10 отверстиями, в котором по оси размещен приводной вал с пропеллерной мешалкой 11 и установленный соосно валу мешалки цилиндрический диффузор 12, дополнительно снабженный ребрами 13, в котором расположены лопасти пропеллера, а также, согласно изобретению, над диффузором установлен перфорированный конус 14 с патрубком 15 на его вершине, соосным приводному валу мешалки 11, на котором дополнительно установлен винт 16, образующий с патрубком конуса шнек, при этом стенка корпуса над конусом снабжена щелевыми отверстиями 17, а на корпусе снаружи под отверстиями установлен кольцевой канал 18 для сбора суспензии из щелевых отверстий, к которому подсоединен отводной патрубок 19. На приводном валу мешалки 11 установлен дополнительно второй пропеллер, а корпус над конусом снабжен патрубком 20 для залива осветленной воды. Размеры отверстий конуса сопоставимы с размерами абразивных частиц и могут представлять собой нерегулярный зазор по периметру конуса. Отработанная водная суспензия абразива из сборника поступает в устройство для дезактивации через загрузочное отверстие 9. В процессе работы мешалки часть суспензии, находящаяся над конусом 14 корпуса 8, через щелевое отверстие 17 по кольцевому каналу 18 через патрубок 19 сливается в отстойник 6 на осветление, а очищенная суспензия абразива через выгрузочное отверстие 10 насосом 4 подается снова к эжекционному пистолету (соплу). При необходимости осветленная вода из отстойника 6 добавляется в устройство для дезактивации через патрубок 20, что обеспечивает замкнутость цикла: обработка загрязненной детали - очистка отработанного абразива (осветление и возврат воды) - обработка следующей загрязненной детали. Диффузное перемешивание водно-абразивной суспензии в описанном устройстве приводит к устойчивому седиментационному разделению смеси, в результате чего часть измельченного абразива и частички радиоактивных загрязнений скапливаются в верхнем слое суспензии над конусом и удаляются через щелевые отверстия. Данные, характеризующие работу устройства, приведены в табл.2.